(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、信頼性や長期的安定性を向上させた高耐食性反射鏡を提供する。【解決手段】本発明の高耐食性反射鏡１は、非金属材料からなる基材２と、前記基材２上に形成された耐食性金属からなる下地金属皮膜３と、前記下地金属皮膜３上に形成された金又は金合金からなる反射膜４とを備えている。【選択図】図１
2007033600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属材料からなる基材と、
前記基材上に形成された耐食性金属からなる下地金属皮膜と、
前記下地金属皮膜上に形成された金又は金合金からなる反射膜と
を備えたことを特徴とする高耐食性反射鏡。
【請求項２】
前記非金属材料は、ガラス、セラミックス及び樹脂から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の高耐食性反射鏡。
【請求項３】
前記耐食性金属は、チタン、クロム及びニオブから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高耐食性反射鏡。
【請求項４】
前記下地金属皮膜の膜厚が、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高耐食性反射鏡。
【請求項５】
前記金又は金合金反射膜の膜厚が、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高耐食性反射鏡。
【請求項６】
前記高耐食性反射鏡は、水中又は湿度８０％以上の多湿環境下でレーザー用として使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の高耐食性反射鏡。
【請求項７】
非金属材料を成形して所定の形状をなす基材を作製する工程と、
前記所定の形状をなす基材に、蒸着法又はスパッタリング法により下地金属皮膜を形成する工程と、
前記下地金属皮膜上に、電気めっき法により反射膜を形成する工程と
を有することを特徴とする高耐食性反射鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高耐食性反射鏡及びその製造方法に係り、さらに詳しくは耐食性に優れた高耐食性反射鏡及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高出力のレーザー発振器が開発されており、金属の切断や溶接等の幅広い工業分野で使用されている。直径１ｍｍ以下の小さな領域にレーザービームを集光して、極めて高いパワー密度により瞬時にレーザー加工するものであり、精度、品質に優れた加工を可能としている。また、上記レーザー発振器では、レーザー媒質の熱膨張を抑制し、さらには励起ランプの昇温を防止して、安定した高い精度を得るために、水冷等によって冷却を行っている。
【０００３】
このようなレーザー発振器において、任意の形状に成形した基材上に、下地金属皮膜を形成した後、この下地金属皮膜上に反射膜を積層してなる反射鏡が用いられている。基材としては、金属材料が多用されている。
【０００４】
例えば、図４に示すように、基材にＡｌ、Ｃｕ合金４２等を使用し、この基材上にＮｉ４３等の下地金属皮膜を形成して、更にＡｕ又はＡｕ合金４４などの反射膜を施した反射鏡４１が提案されている（例えば、下記特許文献参照）。
【特許文献１】特開平９−２４３８１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に例示されているような、基材に金属材料を用いた反射鏡では、水冷等により水中で反射鏡を使用すると、金又は金合金等の反射膜のピンホール等を通して、水分等が下地金属皮膜に到達し、腐食が発生して耐久性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、耐食性に優れ、信頼性や長期的安定性を向上させた高耐食性反射鏡及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の高耐食性反射鏡は、非金属材料からなる基材と、前記基材上に形成された耐食性金属からなる下地金属皮膜と、前記下地金属皮膜上に形成された金又は金合金からなる反射膜とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この高耐食性反射鏡によれば、非金属材料の基材上に、高い耐食性を有する下地金属皮膜を形成し、前記下地金属皮膜上にさらに反射膜を形成することにより、ピンホールや端面部等からの水分の浸入を防止して、耐食性を改善することができる。
【０００９】
本発明における非金属材料としては、ガラス、セラミックス及び樹脂から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００１０】
本発明における耐食性金属としては、チタン、クロム及びニオブから選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００１１】
本発明における下地金属皮膜の膜厚は、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明における金又は金合金反射膜の膜厚は、５μｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の高耐食性反射鏡は、水中又は湿度８０％以上の多湿環境下でレーザー用として使用することができる。
【００１４】
本発明の高耐食性反射鏡の製造方法は、非金属材料を成形して所定の形状をなす基材を作製する工程と、前記所定の形状をなす基材に、蒸着法又はスパッタリング法により下地金属皮膜を形成する工程と、前記下地金属皮膜上に、電気めっき法により反射膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
この高耐食性反射鏡の製造方法によれば、所定の形状をなす基材上に、蒸着法又はスパッタリング法により下地金属皮膜を形成して基材に導電性を付与し、前記下地金属皮膜上に電気めっき法により反射膜を形成することにより、高い耐食性を有する反射鏡を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の高耐食性反射鏡によれば、非金属材料からなる基材上に耐食性に優れた下地金属皮膜を形成することにより、腐食の発生を低減することができ、耐食性及び耐久性を改善して信頼性と長期安定性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の製造方法によれば、耐食性が著しく改善された反射鏡を容易に且つ収率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る高耐食性反射鏡の構成を示した断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の高耐食性反射鏡１は、所定の反射鏡形状をなす基材２上に下地金属皮膜３が形成され、この下地金属皮膜３上に反射膜４を積層して、入射光を反射する反射面が形成されている。
【００２１】
基材２としては、非金属材料を用いる。非金属材料としては、ガラス、セラミックス及び樹脂から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。なお、樹脂としては、ポリフェニレンスルフィド樹脂、変性ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂が挙げられる。これによって、容易に基材を成形することができ、さらに、反射鏡を水中等で使用しても高い耐食性を有するため、反射効率の低下を抑制することができる。
【００２２】
下地金属皮膜３としては、優れた耐食性を有する耐食性金属を用いることができる。耐食性金属としては、チタン、クロム、ニオブ等が挙げられ、１種又は２種以上を混合して用いることが好ましい。チタン、クロム及びニオブのうち、いずれを用いても基材２との間に優れた密着性を得ることができる。これによって、下地金属皮膜３上に積層される反射膜４表面のピンホールから水分等が浸入しても、腐食を抑制することができる。さらに、基材上に平滑性を与えて、下地金属皮膜３と反射膜４との間に良好な密着性を得ることができる。
【００２３】
反射膜４としては、反射率に影響のない純度以上の金、または銀などを添加した合金を用いることができる。これによって、高い反射率で、しかも耐食性に優れた反射鏡を得ることができる。
【００２４】
次に、本実施形態の高耐食性反射鏡１の製造方法の一例を示す。
まず、ガラス、セラミックス、樹脂等を所定の形状に成形して基材２を作製する。成形加工法としては、特に限定されるものではなく、平面、凸面又は凹面などの反射面の形状に応じて、射出成形、プレス成形、機械加工等を用いることができる。
【００２５】
続いて、所定の形状に成形された基材２上に、下地金属皮膜３を形成する。下地金属皮膜３の膜厚は、２０μｍ以下であることが好ましく、０．０１〜２０μｍであることがより好ましい。これによって、基材２表面の粗さを平滑にして、反射膜４との良好な密着性を得ることができる。下地金属皮膜３を形成する方法としては、電気的に絶縁体である基材２に対して導電性を付与し、均一な皮膜を得られるのであれば、何ら限定されるものではなく、例えば、蒸着法、スパッタリング法、クラッド法、無電解めっき法等が挙げられ、蒸着法又はスパッタリング法を用いることが好ましい。
【００２６】
この後、下地金属皮膜３上に、反射膜４を形成する。反射膜４の膜厚は、耐食性、密着性及び反射効率を考慮すると、５μｍ以下であることが好ましく、０．０１〜５μｍであることがより好ましい。反射膜４を形成する方法としては、膜厚を容易に調整可能であれば、何ら限定されるものではなく、例えば、電気めっき法、蒸着法、スパッタリング法、クラッド法等が挙げられ、電気めっき法を用いることが好ましい。
【００２７】
以上のようにして得られた本実施形態の高耐食性反射鏡１によれば、非金属材料からなる基材２上に耐食性に優れた下地金属皮膜３を形成することにより、腐食の原因となる水分などの浸入を防止して、反射鏡の耐食性を向上させることができる。
【００２８】
また、基材２上に形成する下地金属皮膜３等の膜は、いずれも蒸着法、スパッタリング法、クラッド法等によって製造することができる。これによって、例えば、蒸着法を用いた場合、基材２を処理チャンバ内にセットした後、同一チャンバ内で、しかも同一工程によって、基材２上に順次形成することができ、低コストで且つ容易に反射鏡を製造することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る高耐食性反射鏡の構成を示した断面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態の高耐食性反射鏡２１では、上記第１の実施形態において上述した下地金属皮膜２２を複層で構成している。すなわち、この下地金属皮膜２２は、例えば、Ｔｉ膜２３とＣｒ膜２４とを積層してなる。なお、基材２上に耐食性金属を積層する順序、及び基材２に接する層に用いる金属について何ら限定されるものではない。
【００３１】
本実施形態の高耐食性反射鏡２１によれば、優れた耐食性を有する金属を交互に重ね合わせて多層膜構造にすることで、反射膜４表面のピンホール等からの水分の浸入に対する防食効果をさらに高めることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る高耐食性反射鏡３１の構成を示した断面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００３３】
図３に示すように、本実施形態の高耐食性反射鏡３１は、上記第１の実施形態の高耐食性反射鏡において上述した反射膜４上に、反射膜４を保護する保護膜３２を設けたものである。この保護膜３２の膜厚としては、８μｍ以上が好ましい。
【００３４】
保護膜３２の形成方法としては、反射膜４上に、透明な塗料を塗装し、焼付けて形成することが好ましい。
【００３５】
塗料としては、耐熱性、耐水性を有する熱硬化性のものが好ましく、例えば、熱硬化アクリル塗料、熱硬化シリコーン変性アクリル塗料及びシリコーン塗料等が挙げられる。特に、シリコーン変性アクリル塗料、シリコーン変性アルキッド塗料及びシリコーン塗料のうち、いずれか一つを用いることによって、さらに耐候性を向上させることができるため、より好ましい。
【００３６】
このような塗料を所定のシンナーで濃度調整した後、エアースプレーガンを用いて、反射膜上に均一に塗装し、焼き付ける。焼付け条件としては、塗膜中にシンナーの残留がなく、ゲル分率９０％以上の硬化が得られればよい。
【００３７】
本実施形態の高耐食性反射鏡３１によれば、反射膜４上に保護膜３２を設けることによって、反射膜４のピンホールの発生を抑制することができるため、ピンホールからの水分等の浸入を阻止することができる。
【００３８】
したがって、本発明によって得られる反射鏡は、例えば、材料加工、溶接、半田付け、医療用等の各種レーザー発振器に使用することができる。特に、このようなレーザー発振器を水冷する場合において、優れた耐食性を発揮することができる。また、耐食性が著しく改善されているため、湿度８０％以上の多湿環境下での使用も可能である。
【実施例】
【００３９】
以下に、本発明の実施例および比較例を示す。
なお、実施例および比較例で得られた反射鏡の耐食性について、次のようにして評価した。
［反射鏡の耐食性］
ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に基づいて、測定した。具体的には、塩水噴霧試験方法に準拠し、連続噴霧で、放置開始からの経過時間が２４時間ごとの腐食状態を目視にて確認した。
【００４０】
（実施例１）
ガラスを所定の形状に成形した基材上に、真空蒸着法により常温下で処理チャンバを５．０×１０−５Ｔｏｒｒに減圧して、０．０５μｍのＴｉ皮膜を形成した後、電解めっき槽中に浸漬し、Ｔｉ皮膜の表面に０．１μｍのＡｕ膜を積層して、反射鏡を得た。なお、製造誤差等を考慮し、同様にして、上記基材上に０．０５μｍを超える厚みのＴｉ皮膜と、０．１μｍを超える厚みのＡｕ膜とをこの順序で形成し、反射鏡を作製した。
【００４１】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００４２】
（実施例２）
セラミックスを所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例１と同様にして、反射鏡を得た。
【００４３】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００４４】
（実施例３）
ポリカーボネート樹脂を所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例１と同様にして、反射鏡を得た。
【００４５】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００４６】
（実施例４）
ガラスを所定の形状に成形した基材上に、真空蒸着法により常温下で処理チャンバを５．０×１０−５Ｔｏｒｒに減圧して、０．０５μｍのＣｒ皮膜を形成した後、電解めっき槽中に浸漬し、Ｃｒ皮膜の表面に０．１μｍのＡｕ膜を積層して、反射鏡を得た。なお、製造誤差を考慮し、同様にして、上記基材上に０．０５μｍを超える厚みのＣｒ皮膜と、０．１μｍを超える厚みのＡｕ膜とをこの順序で形成し、反射鏡を作製した。
【００４７】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００４８】
（実施例５）
セラミックスを所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例４と同様にして、反射鏡を得た。
【００４９】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００５０】
（実施例６）
ポリカーボネート樹脂を所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例４と同様にして、反射鏡を得た。
【００５１】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００５２】
（実施例７）
ガラスを所定の形状に成形した基材上に、真空蒸着法により常温下で処理チャンバを５．０×１０−５Ｔｏｒｒに減圧して、０．０５μｍのＮｂ皮膜を形成した後、電解めっき槽中に浸漬し、Ｎｂ皮膜の表面に０．１μｍのＡｕ膜を積層して、反射鏡を得た。なお、製造誤差を考慮し、同様にして、上記基材上に０．０５μｍを超える厚みのＣｒ皮膜と、０．１μｍを超える厚みのＡｕ膜とをこの順序で形成し、反射鏡を作製した。
【００５３】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００５４】
（実施例８）
セラミックスを所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例７と同様にして、反射鏡を得た。
【００５５】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００５６】
（実施例９）
ポリカーボネート樹脂を所定の形状に成形した基材を用いる以外は、実施例７と同様にして、反射鏡を得た。
【００５７】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、本実施例の反射鏡は、１０００時間以上の耐食性を示した。
【００５８】
（比較例１）
Ｃｕ合金を所定の形状に成形した基材上に、真空蒸着法により常温下で処理チャンバを５．０×１０−５Ｔｏｒｒに減圧して、０．０５μｍのＮｉ皮膜を形成した後、電解めっき槽中に浸漬し、Ｎｉ皮膜の表面に０．１μｍのＡｕ膜を積層して、反射鏡を得た。なお、製造誤差を考慮し、同様にして、上記基材上に０．０５μｍを超える厚みのＮｉ皮膜と、０．１μｍを超える厚みのＡｕ膜とをこの順序で形成し、反射鏡を作製した。
【００５９】
得られた反射鏡の耐食性について、評価した。その結果、比較例の反射鏡は、７２〜９６時間で腐食が発生した。
【００６０】
以上、実施例１〜９で得られた反射鏡は、非金属材料からなる基材上に、優れた耐食性を有する下地金属皮膜を形成することにより、比較例と比べて耐食性の向上が認められる。このように本発明の反射鏡によれば、優れた耐食性を発揮することができ、例えば、この反射鏡を用いたレーザー発振器等の水冷を行う場合においても、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反射鏡の構成を示した断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る反射鏡の構成を示した断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る反射鏡の構成を示した断面図。
【図４】従来の反射鏡の構成を示した断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…高耐食性反射鏡、２…基材、３…下地金属皮膜、４…反射膜、２１…高耐食性反射鏡、２２…下地金属皮膜、２３…Ｔｉ膜、２４…Ｃｒ膜、３１…高耐食性反射鏡、３２…保護膜、４１…反射鏡、４２…Ｃｕ合金、４３…Ｎｉ、４４…Ａｕ合金。
【図１】
2007033600.tif 000003
【図２】
2007033600.tif 000004
【図３】
2007033600.tif 000005
【図４】
2007033600.tif 000006